JP5159490B2

JP5159490B2 - レーザ加工機

Info

Publication number: JP5159490B2
Application number: JP2008187640A
Authority: JP
Inventors: 幸成望田
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2028-07-18
Also published as: JP2010023080A

Description

本発明は、被加工物にレーザ光を照射しながらアシストガスを噴射して被加工物のレーザ加工を行うレーザ加工機に関し、詳しくは、アシストガスを噴射する噴射ノズルの位置調整を可能としたレーザ加工機に関する。

レーザ加工機として、レーザ加工する際に発生する金属蒸気などを排除するため、被加工物の加工部であるレーザ光の収束点付近にレーザ光の光軸に対して斜めにアシストガスを噴射する噴射ノズル（サイドアシストノズル）を備えたものが知られている。このような噴射ノズルを備えたレーザ加工機では、アシストガスをレーザ光の収束点に向けて確実に噴射させるため、加工ヘッドに対する噴射ノズルの位置をＸ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向にそれぞれ調整可能とした調整機構を採用している（例えば、特許文献１，２参照。）。
特開平１０−２４３８４号公報特開平７−１３６７９１号公報

しかし、従来のレーザ加工機では、直線状に形成した噴射ノズルを加工ヘッドに対して調整可能に支持しているため、調整機構を含めた加工ヘッドが大型化し、また、多くの部材、部品を組み合わせて噴射ノズルの位置調整を行うようにしていることから構造が複雑となり、コストアップの要因となっていた。

また、加工ヘッドの小型化を図るため、アシストガスを噴射する噴射ノズルに、３０〜６０度程度に湾曲させた曲管部を有する噴射ノズルも用いられているが、このような噴射ノズルの曲管部は、特殊な形状をしていることから、手作業で製作されることが多く、形状が不安定であるため、適正なガス噴射方向を得るためには、噴射ノズルを複数製作して試験加工を行い、最も加工精度の良い噴射ノズルを採用するようにしていた。したがって、複数の曲管部を製作しなければならず、試験加工などの工数も多くなるという問題があった。

そこで本発明は、加工ヘッドの小型化を図れるとともに、簡単な構造で、アシストガスの噴射位置を容易に調整することができるレーザ加工機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のレーザ加工機は、ワークテーブル上に設けられた加工ヘッドに、レーザ光の光軸に対して斜めにアシストガスを噴射する噴射ノズルを支持する噴射ノズル支持部を設けたレーザ加工機において、前記噴射ノズルは、レーザ光の光軸に対して直交する方向の直管部と、該直管部の先端に接続された曲管部と、該曲管部の先端に設けられたノズル部とを有し、前記直管部は、前記噴射ノズル支持部に軸線方向に移動可能に支持され、前記曲管部は、直管部の軸線を中心として前記ノズル部が旋回可能に接続され、前記加工ヘッドは、前記ワークテーブルに設けられた前記レーザ光の光軸に平行な方向のガイドに沿って移動可能に設けられていることを特徴としている。

本発明のレーザ加工機によれば、噴射ノズル支持部に対して噴射ノズルの直管部を軸線方向に移動することによってレーザ光の光軸に対して直交する方向（Ｘ軸方向）に噴射ノズルを位置調整することができ、加工ヘッドをガイドに沿って移動することによってレーザ光の光軸に平行な方向（Ｙ軸方向）に噴射ノズルを位置調整することができる。また、直管部の軸線を中心として曲管部を回動させ、ノズル部を旋回させることによってＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（Ｚ軸方向）の位置調整が可能となる。

加工ヘッドは、ワークテーブルに設けられたガイドに対応したガイド部と、噴射ノズルの直管部を支持する噴射ノズル支持部とを設けるだけで良いことから、加工ヘッドが大型化することはない。また、各方向の位置固定は、例えば、ねじ結合の締め付けによって行うことができ、ねじ結合を緩めることによって簡単に位置調整を行うことができる。

図１乃至図３は本発明のレーザ加工機の一形態例を示す図で、図１はレーザ加工機の要部断面平面図、図２は要部断面側面図、図３は要部断面正面図である。

本形態例のレーザ加工機１は、ワークテーブル２上に加工ヘッド３が設けられ、該加工ヘッド３には、図示しないレーザ発振器が接続されるレーザ発振器接続部４と、レーザ発振器から照射されるレーザ光５の収束点Ｐ１に向けてアシストガス６を噴射する噴射ノズル７を支持するための凹部からなる噴射ノズル支持部８とが設けられている。被加工物９のレーザ加工は、被加工物９や加工ヘッド３を、被加工物９の加工部９ａに移動させて、レーザ発振器からのレーザ光５を加工部９ａに収束させながら、噴射ノズル７からアシストガス６を噴射することによって行われる。

噴射ノズル７は、ガス供給管７に接続される直管部７ａと、該直管部７ａの先端に接続される曲管部７ｂと、該曲管部７ｂの先端に設けられたノズル部７ｃとで構成され、曲管部７ｂは、直管部７ａの軸線に対して３０〜６０度程度湾曲し、ノズル部７ｃからのアシストガス６を、レーザ光５の光軸５ａに対して３０〜６０度程度の斜め方向から噴射するように形成されている。

加工ヘッド３は、背面中央に前記レーザ発振器接続部４を、一側方に前記噴射ノズル支持部８を有するヘッド部３ａの下部両端部に、レーザ光５の光軸５ａに平行な方向に設けられた一対の取付脚３ｂ，３ｂを有している。各取付脚３ｂの下面には、ワークテーブル２にレーザ光５の光軸５ａに平行な方向に設けられた一対のガイド溝２ａ，２ａ内に係合し、ガイド溝２ａ沿ってスライド可能なスライド片３ｃがそれぞれ形成されている。

また、各取付脚３ｂには、ガイド溝２ａに平行な方向に長尺なボルト挿通孔３ｄ，３ｄが上下方向に貫通して形成され、各ボルト挿通孔３ｄに挿通された取付ボルト１０をガイド溝２ａの底面に形成された雌ねじ孔２ｂに螺着することによって加工ヘッド３がワークテーブル２に固着され、取付ボルト１０を緩めることにより、加工ヘッド３がガイド溝２ａにガイドされてレーザ光５の光軸５ａに平行な方向（Ｙ軸方向）に沿ってボルト挿通孔３ｄの大きさ分だけ移動可能な状態となる。

噴射ノズル７の直管部７ａは、外周に固着されたノズル支持部材１１の一端部を加工ヘッド３の側面に形成した噴射ノズル支持部８に嵌入させた状態で２本の取付ねじ１２，１２によって加工ヘッド３の側面に固着される。噴射ノズル支持部８の底面とノズル支持部材１１の端面との間には、直管部７ａのレーザ光５の光軸５ａに直交する方向（Ｘ軸方向）の位置を調整するためのシム１３が設けられており、シム１３を設けなかったり、異なる厚さのシム１３を選択して設けることにより直管部７ａをＸ軸方向に移動させることができる。

曲管部７ｂの基端部は、直管部７ａの先端に回動可能な状態で接続されており、曲管部７ｂの全体が直管部７ａの軸線を中心として回動することで先端のノズル部７ｃが直管部７ａの軸線を中心として旋回する状態となる。曲管部７ｂと直管部７ａとの接続は、例えばフレアナット１４を用いて行うことができ、フレアナット１４を緩めて曲管部７ｂを回動させることにより、被加工物９の加工部９ａの方向に向けたノズル部７ｃを上下方向、すなわち、前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向のそれぞれに直交する方向（Ｚ軸方向）に移動させることができる。なお、ノズル部７ｃは、直管部７ａの軸線を中心として旋回することから、ノズル部７ｃの方向は、直管部７ａの軸線を中心とする円弧を描いて移動する状態となるが、上下方向１ｍｍ程度の範囲ならば略直線とみなすことができる。

このように形成した加工ヘッド３を備えたレーザ加工機１では、まず、ノズル部７ｃをレーザ光５の収束点Ｐ１の方向に向けて固定した噴射ノズル７をノズル支持部材１１を介して取付ねじ１２，１２によって噴射ノズル支持部８に固定するとともに、各スライド片３ｃを各ガイド溝２ａにそれぞれ係合させて取付ボルト１０を雌ねじ孔２ｂに螺着して固定した状態、すなわち、ノズル部７ｃの位置を、前述のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向について仮固定した状態でアシストガスの噴射状態を確認するための試験加工を行う。

試験加工におけるアシストガスの噴射状態に応じて、噴射ノズル支持部８の底面とノズル支持部材１１の端面との間に設けるシム１３の厚さを選択してＸ軸方向を、ガイド溝２ａに沿った加工ヘッド３の位置を調整してＹ軸方向、曲管部７ｂの回動位置を調整してＺ軸方向の位置をそれぞれ変更し、再び試験加工を行ってアシストガスの噴射状態を確認する。この調整作業を必要に応じて何回か行うことにより、アシストガスの噴射方向を最適化することができる。

これにより、噴射ノズル７が手作業で製作され、形状にばらつきがあったとしても、アシストガスの噴射方向をＸ，Ｙ，Ｚの直交３軸方向に簡単かつ確実に微調整することができることから、アシストガスの噴射方向を最適化して加工精度の向上を図ることができる。

また、曲管部７ｂを有する噴射ノズル７を用いていることから、噴射ノズル７やガス供給管７などが加工ヘッド３の背面側に大きく突出することがなく、加工ヘッド３を含めたレーザ加工機１の小型化を図ることができ、特に小型の部品のレーザ加工に最適である。

なお、本形態例では、噴射ノズル７を加工ヘッド３の一側に設けたが、上部側などの他の部分に設けることも可能であり、直管部７ａと曲管部７ｂとに分割せず、先端を湾曲させた噴射ノズルを使用し、噴射ノズルの全体を回動させて先端のノズル部旋回させるように形成することもできる。

本発明の一形態例を示すレーザ加工機の要部断面平面図である。同じく要部断面側面図である。同じく要部断面正面図である。

符号の説明

１…レーザ加工機、２…ワークテーブル、２ａ…ガイド溝、２ｂ…雌ねじ孔、３…加工ヘッド、３ａ…ヘッド部、３ｂ…取付部、３ｃ…スライド片、３ｄ…ボルト挿通孔、４…レーザ発振器接続部、５…レーザ光、５ａ…、光軸、６…アシストガス、７…噴射ノズル、７ａ…直管部、７ｂ…曲管部、７ｃ…ノズル部、８…噴射ノズル支持部、９…被加工物、９ａ…加工部、１０…取付ボルト、１１…ノズル支持部材、１２…取付ねじ、１３…シム、１４…フレアナット

Claims

ワークテーブル上に設けられた加工ヘッドに、レーザ光の光軸に対して斜めにアシストガスを噴射する噴射ノズルを支持する噴射ノズル支持部を設けたレーザ加工機において、前記噴射ノズルは、レーザ光の光軸に対して直交する方向の直管部と、該直管部の先端に接続された曲管部と、該曲管部の先端に設けられたノズル部とを有し、前記直管部は、前記噴射ノズル支持部に軸線方向に移動可能に支持され、前記曲管部は、直管部の軸線を中心として前記ノズル部が旋回可能に接続され、前記加工ヘッドは、前記ワークテーブルに設けられた前記レーザ光の光軸に平行な方向のガイドに沿って移動可能に設けられていることを特徴とするレーザ加工機。